液滴铺展过程中受活性剂浓度影响的分离压模型研究.pdf

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1、第38卷第1期华北电力大学学报V01．38．No．12011年1月JournalofNoahChinaElectricPowerUniversityJan．，2011液滴铺展过程中受活性剂浓度影响的分离压模型研究王松岭，李春曦，叶学民(华北电力大学能源动力与机械工程学院，河北保定071003)摘要：结合已有的实验结果，通过考虑活性剂特性和浓度对分子间引力和斥力的不同影响，建立了通用的分离压理论模型，并给出了自由能密度表达式。所建模型包含了活性剂浓度，、毛细力数C、指数(m，n)，以及预置液膜厚度h等因素的影响，进一步完善了分离压模型的理论研究。关键词：液滴；铺展；分离压；活性剂浓度中图分类号：

2、0647；0648；TK121文献标识码：A文章编号：1007—2691(2011)O1—0081—05AdisjoiningpressuremodelwithefectofsurfactantconcentrationinspreadingofliquiddropsWANGSong-ling。LIChun-xi，YEXue—min(SchoolofEnergyPowerandMechanicalEngineering，NoahChinaElectricPowerUniversity，Baoding071003，China)Abstract：Combiningwithpublishedexpe

3、rimentalresuhs，ageneraldisjoiningpressuremodelisestablishedbasedonconsideringthedifierentinflHenceofsurfactantconcentrationonintermoleeularrepulsiveandattractiveforces，andtheexpressionofthefreeenergydensityisformulatedinpresentpaper．ThepresentmodelincludestheeffectsofsurfactantconcentrationF，capilla

4、rynumberC，exponentsindex(m，n)andprewettedfilmthicknessh，andprovidesanim—provedtheoreticalmodelforexploringthedisjoiningpressure．Keywords：liquiddrop；spreading；disjoiningpressure；surfaetantconcentration强烈的非线性特征。0引言当含有表面活性剂的液滴或溶液放在固体表面或预置液膜表面上时，将形成铺展(spreading)现象，从而将固体表面润湿或在其表面进行铺展，该过程在食品、石化、医药和医学领域具有广

5、泛的应用。如乳状液在食品制备的应用、印染、胶片生产中的涂层、多孑L岩石中的油回收、热张力成像(thermotensiography)以及医学上的气雾剂图1铺展过程中的指进现象治疗等。铺展过程中将在接触面上形成极其(a)1．5en'le的C：E．。在129nm的四溴乙烯(EG)表面铩很J复杂的指进现象(fingering)，即上层液膜的前沿(b)十二烷基硫酸钠(SDS)在1～10m的甘油表明铺展呈现分岔现象，如图1所示，其中cmc为临界Fig．1Fingeringinspreadingprocesses胶束浓度。实验和理论研究均证明铺展过程具有在铺展过程中，若铺展液膜很薄(约10nm)且预置液膜

6、厚度为100Bin左右的数量级时，则须收稿日期：2010—08—13．基金项目：国家自然科学基金资助项目(10972077)；中央高校基本考虑由两种液膜间分子间作用力产生的分离压对科研业务费专项基金资助项目(09MG33，10MG16)．铺展过程的影响¨j。一般地，分离压包括范德华北电力大学学报2011正华引力、双电层斥力和短程结构斥力¨”J。目前子间斥力和引力对分离压的不同贡献，指数(n，的铺展过程研究仅考虑了分子间的范德华引m)可以取(3，2)¨、(4，3)H或(9，力L7或引力和双电层斥力的影响引，在皂膜运3)。Schaaz和Roy指出，当皂膜中含有活性动_l和自驱动液滴铺展¨研究中分析

7、了由分剂时，必须要考虑活性剂浓度对皂膜运动过程以子间引力和斥力引起的分离压效应，在纳米流体及分离压的影响，为此，应建立更精细的分离压铺展过程中则考虑了短程结构斥力的影响17]。上模型，即系数为活性剂浓度，的函数，但Sch．述研究表明，当液膜表面或皂膜中含有活性剂时，artz和Roy并未给出其表达式。活性剂本身的特性和浓度(尤其是在cmc附近)研究者提出的分离压模型多可表示为不仅对铺展过程，而且对平